烷烃为底物合成槐糖脂发酵过程供氧控制优化

以正十六烷为疏水底物考察了不同供氧水平对槐糖脂合成代谢的影响。通过对发酵过程中的代谢通量分布和关键酶活性的整合分析,发现供氧水平显著影响细胞脂肪酸和羟基脂肪酸的合成,同时显著影响葡萄糖和烷烃的利用程度。在线生理参数呼吸商(RQ)能够很好地表征胞内代谢通量的变化,后续有望成为过程调控的关键参数并可以进一步应用于过程优化。最后,在槐糖脂合成期提供合适的供氧水平,不但能够有效提升相对昂贵底物烷烃的利用率,而且能够显著降低功率输入,从而在两个方面提高生产经济性。本文研究结果同样适用于其他菜籽油、油酸等疏水性底物的槐糖脂发酵过程,并为工业规模槐糖脂发酵过程控制策略的开发和应用提供坚实的理论基础。

含石墨烯润滑油润滑机制的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究石墨烯作为正十六烷烃(C16H34)润滑油的添加剂对氮化硅-轴承钢(Si3N4-GCr15)摩擦副润滑性能的影响,分析石墨烯质量分数、压力及剪切速度对薄膜润滑区域范德华能、剪切应力及类固膜厚度的影响规律。研究表明:适量的石墨烯可以提高润滑区域的范德华能,增加类固膜厚度,降低Si3N4-GCr15摩擦副的剪切应力,减少摩擦副间摩擦力;石墨烯摩尔质量分数为2.5%时,润滑区域范德华能最大,剪切应力最小;添加石墨烯后,范德华能、剪切应力及类固膜厚度随着压力和剪切速度的变化而较为平稳,而没有添加石墨烯时三者出现较大的波动。可见,石墨烯作为添加剂,改变了压力、剪切速度影响下润滑区域范德华能、剪切应力、类固膜厚度的变化规律。

双尺度疏油结构纳米通道滑移效应的研究

针对双尺度结构表面疏油特性的优异性,采用分子动力学的方法建立油液流体正十六烷烃分子模型,研究双尺度结构壁面润湿性影响下的纳米通道内流体的流动特性,通过对通道壁面亲疏油性下的双尺度结构的构建,与光滑壁面和单尺度壁面进行比较来探究双尺度纳米通道表面结构影响下油液流体在纳米通道内密度分布、速度分布、速度滑移和滑移长度的影响.模拟结果表明:对于亲油通道壁面,双尺度结构壁面亲油性明显加强,主流区域流体密度、流体速度和速度滑移都减小,甚至出现负滑移;而对于疏油通道壁面,双尺度分层结构能加强壁面的疏油性,通道内壁面形成稳定的气层使流体主流区域的密度增大,并且通道内流体的速度、速度滑移和滑移长度明显大于光滑和单尺度结构壁面.因此,纳米通道内双尺度结构能改变通道壁面的润湿性,并且能够加强流体在纳米疏油通道内的滑移减阻效应,为纳米通道内油液运输以及润滑薄膜减阻提供了设计基础.